Le tegole fotovoltaiche, o tegole solari, rappresentano una soluzione ideale per chiunque voglia installare un impianto fotovoltaico senza intaccare l’estetica dell’edificio; infatti, spesso, vengono utilizzate in monumenti storici o di interesse architettonico al posto dei tradizionali pannelli fotovoltaici.

Tale soluzione presenta tutte le caratteristiche delle classiche tegole aggiungendo piccoli pannelli solari che permettono di convertire i raggi del sole in energia sostenibile.

Il vantaggio maggiore è quindi quello di porsi al centro delle nuove tecnologie e di ottenere energia pulita utilizzando fonti rinnovabili.

Infatti un pannello fotovoltaico integrato nel tetto, rende nullo l’impatto estetico e non crea disarmonia nel quartiere o nel paesaggio circostante. Inoltre, queste tegole risultano facilmente installabili e si adattano ai tetti a spiovente, alle facciate e alle coperture piane.

Principio base: effetto fotovoltaico

Il principio base del funzionamento delle tegole fotovoltaiche o anche del classico impianto fotovoltaico è stato teorizzato nel 1905 da Albert Einstein e prende il nome di “effetto fotovoltaico”.

Le celle fotovoltaiche, essendo composte da materiale semiconduttore (ad esempio il silicio), sono in grado di reagire quando vengono esposte alla luce solare ed in tale processo, i fotoni (componenti della luce solare) sono assorbiti dando vita a coppie di cariche opposte (positivo-negativo) che sono in grado di condurre elettricità.

Come funzionano

Le tegole fotovoltaiche sono state studiate in modo da produrre energia sfruttando sia la luce diretta che quella diffusa.

Infatti, in caso di condizioni meteorologiche sfavorevoli (ad esempio cielo parzialmente nuvoloso) le tegole continuano a generare energia, anche se in misura inferiore rispetto alle condizioni più favorevoli (cielo soleggiato).

Il loro funzionamento è come quello dei pannelli fotovoltaici, infatti entrambi grazie alle celle di silicio catturano i fotoni e li trasformano in energia elettrica. Quindi la luce solare convertita, viene utilizzata per l’alimentazione dei dispositivi elettronici oppure può essere immessa nella rete per l’uso da parte di altre persone.

Si tratta quindi, di un sistema green che richiede solo la gestione e lo smaltimento del pannello a fine utilizzo.

Caratteristiche delle tegole fotovoltaiche

Le tegole fotovoltaiche presentano tutte le caratteristiche delle classiche tegole, ciò significa che sono impermeabili e che sono progettate per supportare e resistere a carichi notevoli (ad esempio accumulo di acqua piovana o di neve).

Inoltre presentano un ottimo isolamento acustico ed un’estetica che ne permette l’utilizzo rispettando non solo i desideri dei proprietari ma anche, e sopratutto, i canoni paesaggistici.

C’è da precisare che, ovviamente, le prestazioni delle tegole rispetto ai pannelli solari, non sono paragonabili.

Ciò è dovuto al fatto che le tegole presentano una forma che può causare zone d’ombra sulla fotovoltaica comportando un calo generale delle prestazioni, inoltre a causa dei materiali di costruzione, queste ultime tendono a surriscaldarsi creando una inevitabile perdita di efficienza.

Va anche considerato che si tratta pur sempre di sistemi fotovoltaici in miniatura, il che aumenta il rischio di guasti e malfunzionamenti che possono danneggiare le celle con relativa perdita in resa energetica.

– Struttura: pannelli fotovoltaici integrati nelle tegole

Sebbene esteticamente le tegole fotovoltaiche siano simili alle comuni tegole per tetti, in realtà, la loro composizione va di gran lunga oltre le classiche tegole in cotto.

Solitamente tali dispositivi sono composti da una base ( cotto o materiale sintetico) sulla quale viene montato un piccolo pannello fotovoltaico che ha lo scopo di produrre energia elettrica.

Le singole tegole vengono disposte in serie, formando un impianto fotovoltaico vero e proprio che, a differenza dei pannelli comuni, risulta completamente integrato nella copertura dell’edificio.

Quasi tutte le tegole fotovoltaiche sono realizzate con materiali riciclabili, ciò implica minor costi per lo smaltimento ma sopratutto, meno pericoli ambientali. Inoltre tali strutture sono anche rivestite con un materiale isolante il quale, permette di evitare la dispersione termica.

Materiali e resa

I materiali di realizzazione delle tegole solari sono di vario genere. I principali sono:

  • argilla classica
  • plastica trasparente
  • plastica opaca

Il materiale più usato resta sempre l’argilla classica in quanto assicura una notevole resistenza meccanica, un’ottimale durata nel tempo e la capacità di fare da isolante termico.

In base al tipo di silicio utilizzato la resa delle tegole fotovoltaiche varia considerevolmente. Dunque utilizzando il silicio microcristallino la resa risulta essere del 14-17%; utilizzando il silicio policristallino la resa diminuisce leggermente a 11-14%; mentre con il silicio amorfo la resa cala drasticamente al 6-10%.

– Tipi di tegole

Così come accade per i pannelli solari, anche le tegole fotovoltaiche non sono tutte uguali, ed infatti, ne sono state sviluppate varie tipologie per soddisfare i consumatori e per adattarsi a luoghi ed esposizioni solari differenti.

Le tipologie disponibili sul mercato si differenziano principalmente per due aspetti, la composizione della tegola e lo stile:

  • tegole fotovoltaiche marsigliesi: realizzate o in plastica o in laterizio, mantengono la forma delle classiche tegole marsigliesi (senza gobba).Il pannello fotovoltaico viene posto nella parte centrale piana, ciò permette di mantenere l’estetica identica a quella delle tegole classiche.
  • tegole fotovoltaiche portoghesi: presentano le medesime caratteristiche di quelle marsigliesi ma cambiano nella forma, inoltre la sezione delle celle è posta sulla superficie laterale piana.

Possono essere realizzate sia in plastica che in cotto.
Anche in questo caso l’impatto estetico non risulta intaccato.

Coppi fotovoltaici

Presentano una forma differente rispetto alle tegole marsigliesi e portoghesi. In questo caso il materiale fotovoltaico, che viene istallato sui coppi fotovoltaici, è costituito da celle amorfe in silicio che lo rendono in grado di curvarsi in modo da seguire la forma arrotondata classica.

Nonostante la particolarità, esteticamente essi risultano uguali agli altri tetti. Sono utilizzati in molti borghi storici d’Italia, dove spesso vigono ferree regole paesaggistiche indette dai rispettivi Comuni.

Tegole canadesi

Sono normali tegole (scandole bituminose) recanti un sottile strato di celle fotovoltaiche. A seconda delle necessità possono essere sia curve che piatte, ciò le rende notevolmente versatili e per questo applicabili a differenti contesti.

Tegole fotovoltaiche trasparenti

Rappresentano la tipologia più particolare in quanto, sono realizzate allo scopo di convertire i fotoni in energia elettrica senza impedire alla luce naturale di raggiungere l’ambiente sottostante, ciò le rende ideali per realizzare i punti luce e i sottotetti.

Sono realizzate utilizzando policarbonato, PVC o vetro. Il principio di funzionamento consente di far passare circa l’80% di luce in modo da immagazzinarla e convertirla in energia elettrica.

Un’altra particolarità è l’iridescenza rossa che si ottiene durante il meccanismo di conversione energetica. Tuttavia presentano come svantaggio la minima resistenza oltre che la ridotta efficienza rispetto alle normali tegole in cotto.

Tegole a struttura piatta

Sono realizzate utilizzando un impianto fotovoltaico a film sottile. Possono essere calpestate in caso di necessità, presentano una buona durevolezza oltre che un ottimo rendimento.

Tegole solari termiche

Sono realizzate in laterizio e sono state progettate per produrre acqua calda sanitaria. L’impianto è realizzato installando serbatoi termici che consentono di immagazzinare acqua calda che può essere utilizzata per alimentare altri sistemi (ad esempio un sistema di riscaldamento).

Presentano a tal proposito una struttura particolare in quanto, i pannelli posti sulle tegole sono addizionati di un collettore in rame e di tubi sottovuoto. Anche in questo caso l’impatto visivo risulta essere nullo e ne permette un ampio utilizzo.

Tegole depuranti

Rappresentano una notevole innovazione nell’ambito del comfort ambientale. La loro tecnologia è basata sul processo foto-catalitico che consente di ottenere aria depurata dallo smog circostante sfruttando unicamente l’energia solare.

Oltre alle tradizionali coperture esistono sul mercato anche delle soluzioni che meglio si adattano alle costruzioni odierne.

Un esempio è rappresentato dalla tegola solare fotovoltaica GTFV100 che presenta dimensioni maggiori rispetto alle tradizionali tegole, inoltre è calpestabile e viene montata mediante viti autofilettanti sui travetti di copertura.

Questa particolare tipologia di tegola fotovoltaica possiede un brevetto per un connettore privo di cavi elettrici (soluzione molto più sicura) esclusivo dell’azienda produttrice.

In questo caso le celle fotovoltaiche sono realizzate con materiale policristallino rosso posto su una superficie in resina poliestere e vetro temperato, rafforzata utilizzando fibre di vetro a carica minerale.

– Principali produttori

Ecco l’elenco dei principali produttori di tegole fotovoltaiche:

  • REM Spa
  • Solaria
  • Techo Solar
  • Wega Lux
  • SRS Energy
  • Down Power House
  • Alter Energia
  • Tegola Canadese

In particolare le tegole fotovoltaiche a coppi solari hanno tra le aziende produttrici la Invent Srl. Le tegole solari che permettono l’inserimento di pannelli fotovoltaici tra i vari coppi o su un singolo coppi sono reperibili presso l’azienda Tegola Canadese Spa.

Mentre le tegole fotovoltaiche trasparenti sono reperibili presso aziende quali: Techo Solar e Down Power House.

– Tegola fotovoltaica prezzo & costi

In linea generale le tegole fotovoltaiche presentano dei costi leggermente superiori (20% in più circa) rispetto ad un impianto fotovoltaico tradizionale. Un singolo elemento costa dai 40 ai 100 euro.

Per produrre 3KW di potenza sono necessari circa 400-500 elementi, dunque la spesa complessiva per la costruzione di un generico impianto si aggira intorno ai 25.000 euro.

Nonostante i costi elevati, c’è da considerare il fatto che si risparmia sull’impalcatura che, normalmente, serve per sorreggere i pannelli fotovoltaici ed orientarli in modo più efficiente.

Inoltre vanno presi in considerazione altri due vantaggi: il notevole risparmio sulle bollette e gli incentivi, questi rendono più conveniente scegliere le tegole fotovoltaiche rispetto al montaggio dei pannelli fotovoltaici sulle tegole, in più nel caso dovesse rompersi una sola tegola, è possibile sostituire esclusivamente l’elemento danneggiato.

Detrazioni fiscali

La realizzazione del tetto mediante tegole fotovoltaiche, rientra tra le spese per le quali è possibile beneficiare delle detrazioni fiscali.

Infatti, facendo parte delle fonti di energia rinnovabile e rappresentando una soluzione per il risparmio energetico, come indicato nella Legge di Bilancio L.n° 205/2017 (in vigore dal 1 gennaio 2018), rientra tra le categorie di lavori detraibili dall’IRPEF fino al 50%, laddove le spese sostenute dovessero protrarsi fino all’anno successivo, si potranno ottenere detrazioni per il 36% del rimanente.

Tutte le spese sostenute per la realizzazione del tetto con tegole fotovoltaiche, devono essere presentate all’interno della dichiarazione dei redditi e devono essere dimostrate con le relative ricevute fiscali che ne documentano i pagamenti. Il rimborso avviene in dieci rate annuali mediante detrazioni dall’imposta sul reddito.

Esposizione e pulizia

La scelta dell’esposizione varia a seconda del materiale di costruzione, nel caso di tegole o coppi provviste di celle in silicio monocristallino o policristallino, le tegole vanno necessariamente installate su un tetto esposto a Sud in modo da avere una resa ottimale.

C’è da dire che tali tegole possono essere installate anche su tetti esposti a sud-ovest e sud-est, va però messo in conto una resa leggermente più bassa.

Al contrario gli impianti provvisti di celle realizzate in silicio amorfo, poiché non necessitano di irradiazione solare diretta, non hanno alcun problema di posizionamento e quindi risultano altamente versatili ed installabili non solo sui tetti piani ma anche sulle facciate degli edifici.

La pulizia dell’impianto è indicata sopratutto per rimuovere l’accumulo di smog, polvere ed altri agenti esterni ed è facilmente realizzabile in quanto le tegole sono coperte da un vetro protettivo spesso 3-5mm che le rende calpestabili.

Tale aspetto facilita anche i lavori di sostituzione e manutenzione, oltre a contribuire alla resistenza agli agenti esterni e agli urti.

Parametri per optare una scelta

Ecco alcune linee guida per operare una scelta corretta durante l’acquisto delle tegole solari:

  • verificare che siano costruite con argille naturali;
  • verificare che non siano state addizionate di additivi industriali o fanghi;
  • verificare che i pannelli solari siano sostituibili in un secondo momento, nel caso dovessero presentarsi tecnologie più efficienti in ambito fotovoltaico.

I vantaggi

Uno dei vantaggi principali di questa tecnologia è la funzionalità estetica che ne consente l’installazione anche su monumenti storici, senza deturpare il paesaggio o incorrere in sanzioni comunali.

Inoltre oltre a mantenere le funzionalità base delle tegole classiche come l’isolamento termico e quello acustico risultano molto facili da montare e mantenere nel tempo, grazie alle loro dimensioni e versatilità.

Per ultimo, ma non per importanza, hanno il notevole vantaggio di convertire l’energia solare in energia elettrica ponendosi così al centro di un sistema green e di difesa ambientale in termini di energia rinnovabile, senza dimenticarsi del notevole impatto sul risparmio economico in bolletta.

Gli svantaggi

Tra gli svantaggi principali c’è sicuramente il costo, infatti, le tegole solari presentano un prezzo decisamente più elevato sia rispetto alle classiche tegole in cotto e sia rispetto ad un impianto fotovoltaico.

Inoltre, come già detto in precedenza, risultano essere meno efficienti rispetto ai pannelli solari, con un conseguente ed inevitabile calo in termini di rendimento e quindi di energia elettrica prodotta.

Tale fenomeno è causato dai numerosi coni d’ombra che si formano su ogni tetto a causa degli elementi architettonici (canne fumarie, geometria della tegola, antenne, ecc..)che impediscono ai raggi solari di raggiungere la cella posizionata nella tegola.

Un’altro svantaggio da non sottovalutare è la difficoltà di ventilazione, infatti negli impianti tradizionali le celle riescono a ventilarsi efficientemente mantenendo la temperatura ottimale.

Invece quando vengono posizionate sulle tegole, le celle non riescono a raffreddarsi allo stesso modo raggiungendo temperature elevate e diminuendo il rendimento.

– Scegliere tra i pannelli fotovoltaici e le tegole fotovoltaiche

Come già detto in precedenza, le tegole fotovoltaiche sono un esempio lampante dello sviluppo avvenuto dal 2010 nel campo del fotovoltaico. Infatti con la produzione di strutture sempre più piccole e flessibili si è giunti alla soluzione ideale in grado di adattarsi perfettamente ad ogni tipo di costruzione architettonica.

I pannelli fotovoltaici, una volta installati, generano un forte impatto visivo sugli edifici e questo fa riscontrare problematiche nell’acquisizione delle relative autorizzazioni, sopratutto se si tratta di centri storici o zone con vincoli paesaggistici.

Dunque in questi casi la soluzione migliore risulta essere l’installazione di tegole fotovoltaiche che offrono una perfetta integrazione architettonica in vari contesti paesaggistici o storici.

Ovviamente sia che si scelga di installare le tegole fotovoltaiche sia che si opti per i pannelli, la cosa importante sarà la scelta della zona maggiormente esposta ai raggi solari.

Solitamente l’orientamento più indicato è verso sud mentre ad ovest o est i raggi solari arriveranno solo per mezza giornata, si tenga comunque in considerazione che l’energia solare viene trasmessa tramite i fotoni anche in condizioni meteorologiche sfavorevoli, quali cielo nuvoloso.

Per quanto concerne i costi, le tegole fotovoltaiche raggiungono sicuramente cifre superiori all’acquisto e installazione dei pannelli fotovoltaici; tuttavia, si risparmia in manodopera in quanto non necessitano di operai specializzati e vengono poste sui tetti come le classiche tegole in laterizio.

– Conclusione

Qualunque sia la scelta tra pannelli fotovoltaici e tegole fotovoltaiche, operata sempre secondo le esigenze personali, il fotovoltaico rappresenta un sistema innovativo e completamente eco-sostenibile per la produzione di energia elettrica nel rispetto dell’ambiente circostante.

La scelta di un sistema fotovoltaico comporta in ogni caso un importante investimento economico ma che con il passare del tempo verrà ammortizzato grazie alla produzione completamente autonoma di energia elettrica.

Luca Padoin
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